12第十二章 磨 削

第12章其他常用机构12-1棘轮机构除常用来实现间歇运动的功能外，还常用来实现什么功能？答：棘轮机构除了常用的间歇运动功能外，还能实现制动、进给、转位、分度、趙越运动等功能。

12-2某牛头刨床送进丝杠的导程为6mm,要求设计一棘轮机构，使每次送进呈可在0.2〜之间作有 级调整(共6级)。

设棘轮机构的棘爪由一曲柄摇杆机构的摇杆来推动，试绘出机构运动简图，并作必姜的计算 和说明。

解：牛头刨床送进机构的运动简图如图12-1所示，牛头刨床的横向进给是通过齿轮1、2,曲衲摇杆机构2、 3、4,練轮机构4、5、7来使与棘轮固连的丝杠6作间歇转动，从而使牛头刨床工作台实现横向间接进给。

通过 改变曲柄长度刃的大小可以改变进给的大小。

当棘爪7处于图示状态时，棘轮5沿逆时针方向作间歇进给运 动。

若将棘爪7拔出绕自身轴线转180°后再放下•由于棘爪工作面的改变.棘轮将改为沿顺时针方向间接进给。

G=^X360° = 12°O棘轮的齿数为360° 360° “0 12°设牛头刨床横向进给的初始位置如图12-1 (a)所示，则曲柄摇杆机构0。

2皿的极限位置为初始位置左右 转0/2,其中0为摇杆的摆角，极限位置如图12-1 (b)所示。

半-次进给量为0.2mm 时，帀为虽短，即得棘轮最小转角.2久 2穴 rac0 =〒仏二石".2 = 72。

每次送进量的调整方法：① 采用隐蔽棘轮罩来实现送进駅的调格：② 通过改变棘爪摆角來实现送进就的调整。

当一次进给虽为\.2tnm 时 即得棘轮最人转角当进给最为0.2/n/n 时，棘轮每次转过的角度为=—x0.2 = 6图(a)中所示，三个楝爪尖在練轮齿圈上的位置相互磅个齿風图(b)中所示，三个棘爪尖在練轮齿圈上的位買相互差I个齿距。

(a) (b)图12-212-4当电钟电压不足时，为什么步进式电钟的秒针只在原地震荡，而不能作整周回转？答：如图12-3所示为用于电钟的棘轮机构。

第十二章切削加工基础知识一、教学组织1.复习提问10分钟2.讲解75分钟3.小结5分钟二、教学内容第一节切削加工概述一、切削加工的实质和分类♦切削加工是指利用切削工具从工件上切除多余材料，获得符合预定技术要求的零件或半成品的加工方法。

切削加工包括机械加工和钳工加工两种，其主要形式有：车削、钻削、刨削、铣削、磨削、齿轮加工以及钳工等。

二、切削加工在工业生产中的地位及特点(1)切削加工可获得相当高的尺寸精度和较小的表面粗糙度参数值。

(2)切削加工几乎不受零件的材料、尺寸和质量的限制。

第二节切削运动与切削用量一、切削运动♦在切削过程中，加工刀具与工件间的相对运动，就是切削运动。

切削运动包括主运动和进给运动两个基本运动。

1．主运动♦主运动是由机床或人力提供的主要运动，它促使刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具前面接近工件。

主运动可以是旋转运动，也可以是直线运动。

多数机床的主运动为旋转运动，如车削、钻削、铣削、磨削中的主运动均为旋转运动。

2．进给运动♦进给运动是由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件之间产生附加的相对运动，加上主运动，即可不断地或连续地切屑，并获得具有所需几何特性的已加工表面。

进给运动有直线、圆周及曲线进给之分。

直线进给又有纵向、横向、斜向三种。

任何切削过程必须有一个，也只有一个主运动。

进给运动则可能有一个或几个。

主运动和进给运动可以由刀具、工件分别来完成，也可以是由刀具单独完成。

二、切削用量切削用量要素包括切削速度、进给量和背吃刀量三个要素。

要完成切削，三者缺一不可，故又称为切削用量三要素。

♦待加工表面──工件上有待切除的表面；♦已加工表面──工件上经刀具切削后产生的表面；♦过渡表面──工件上由切削刃形成的那部分表面，它是待加工表面和已加工表面之间的过渡表面。

1．切削速度υc♦切削速度是指切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度，单位为m/s 。

2．进给量f♦进给量是指主运动的一个循环内(一转或一次往复行程)刀具在进给方向上相对工件的位移量。

第十一章提高劳动生产力的途径第十二章典型零件的车削工艺分析一、名词解释：1、基本时间：2、时间定额：3、工艺规程：4、基准：5、精基准：6、粗基准：二、填空题：1、缩短基本时间的方法有、、。

2、时间定额是用时间、时间、时间组成的。

3、提高劳动生产率，必须缩短时间、时间、时间以及时间。

4、对所有表面都要加工的零件，应该根据余量表面找正。

5、调质的目的是。

6、为使工件获得较好的等方面的综合机械性能，对材料要进行热处理。

7、退火、正火工序一般安排在之前进行，调质工序一般安排在之后、之前进行。

8、工艺路线划分阶段的主要目的是、、、。

9、预备热处理有、、。

10、工艺基准又分为基准、基准、基准等几种。

11、基准可分为基准和基准。

12、选择精基准时应尽量使和重合。

13、调质处理一般安排在加工之后、加工之前。

三、判断题：1、采用多刃切削是缩短辅助时间、提高劳动生产率的有效途径。

（）2、要缩短基本时间、提高劳动生产率，只要设法提高切削用量，就可以达到目的。

（）3、增大进给量可以减少走刀次数，从而缩短基本时间。

（）4、去碳层一定要在淬火前进行。

（）5、粗基准因牢固可靠，故可多次使用。

（）6、零件上凡已加工过的表面就是精基准。

（）7、退火和正火工序一般安排在粗加工之后进行。

（）8、精基准应选不加工表面。

（）9、调质处理一般安排在粗加工之后、半精加工之前进行。

（）四、选择题：1、旋风切削螺纹适用于生产。

A、单件B、大量C、成批2、调质适用于处理材料。

A、低碳钢B、中碳钢C、高碳钢3、在粗加工之后、半精加工之前进行的热处理工序是。

A、淬火B、调质C、正火D、退火4、为了使工件材料获得较好的强度，塑性和韧性等方面的综合性质，对材料要进行处理。

A、淬火B、正火C、调质D、退火五、简答题：1、缩短基本时间的方法有那些？2、缩短辅助时间的方法有那些？3、简述精基准的选择原则？4、什么叫精基准？5、粗基准的选择原则？7、工艺路线划分阶段的主要目的是什么？7、粗基准应根据哪些原则来选择？。

第十二章磨削磨削用于加工坚硬材料及精加工、半精加工内圆磨削外圆磨削平面磨削普通平面磨削圆台平面磨削超精磨削加工第一节砂轮的特性及选择砂轮由磨料、结合剂、气孔组成特性由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织决定一、磨料分为天然磨料和人造磨料人造磨料氧化物系刚玉系（A1203）碳化物系碳化硅系碳化硼系超硬材料系人造金刚石系立方氮化硼系二、粒度表示磨粒颗粒尺寸的大小>63Mm号数为通过筛网的孔数/英寸（25.4MM）机械筛分一般磨粒V63Mm号数为最大尺寸微米数（W）显微镜分析法微细磨粒精磨细粒降低粗糙度粗磨粗粒提高生产率高速时、接触面积大时粗粒防烧伤软韧金属粗粒防糊塞硬脆金属细粒提高生产率国标用磨粒最大尺寸方向上的尺寸来表示三、结合剂作用：将磨料结合在一起，使砂轮具有必要的强度和形状1、陶瓷结合剂（A）常用由黏土等陶瓷材料配成特点：粘结强度高、耐热、耐酸、耐水、气孔率大、成本低、生产率高、脆、不能承受侧向弯扭力2、树脂结合剂（S）切断、开槽酚醛树脂、环氧树脂特点：强度高、弹性好、耐热性差、易自砺、气孔率小、易糊塞、磨损快、易失廓形、与碱性物质易反应、不易长期存放3、橡胶结合剂（X）薄砂轮、切断、开槽、无心磨导轮人造橡胶特点：弹性好、强度好、气孔小、耐热性差、生产率低4、金属结合剂（Q）磨硬质合金、玻璃、宝石、半导体材料青铜结合剂（制作金刚石砂轮）特点：强度高、自砺性差、形面成型性好、有一定韧性四、硬度在磨削力作用下，磨粒从砂轮表面脱落的难易程度分为超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬工件材料硬砂轮软些防烧伤工件材料软砂轮硬些充分发挥磨粒作用接触面积大软砂轮精度、成形磨削硬砂轮保持廓形粒度号大软砂轮防糊塞有色金属、橡胶、树脂软砂轮防糊塞五、组织磨粒、气孔、结合剂体积的比例关系分为：紧密（0〜3）、中等（4〜7）、疏松（8〜14）（磨粒占砂轮体积％、）气孔、孔穴开式（与大气连通）占大部分，影响较大闭式（与大气不连通）尺寸小、影响小开式空洞型蜂窝型前两种构成砂轮内部主要的冷却通道管道型5〜50Mm六、砂轮的型号标注形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、允许最高圆周线速度P300x30x75WA60L6V35外径300，厚30，内径75第二节磨削运动一、磨削运动1、主运动砂轮外圆线速度m/s2、径向进给运动进给量fr工件相对砂轮径向移动的距离间歇进给mm/st单行程mm/dst双行程连续进给mm/s3、轴向进给运动进给量fa工件相对砂轮轴向的进给运动圆磨mm/r平磨mm/行程4、工件速度vw线速度m/s二、磨削金属切除率ZQ=Q/B=1000・vw・fr・fa/Bmm"3/（s・mm）ZQ：单位砂轮宽度切除率Q：每秒金属切除量用以表示生产率B：砂轮宽度三、砂轮与工件加工表面接触弧长lc=sqrt（fr・dO）影响参加磨削磨粒数目及磨粒负荷，容屑，冷却条件四、砂轮等效直径将外圆（内圆）砂轮直径换算成接触弧长相等的假想平面磨削的砂轮直径结论：对砂轮耐用度影响内圆〉平面〉外圆第三节磨削的过程一、单个磨粒的磨削过程磨粒的模型锐利120°圆锥钝化半球实际磨粒：大的负前角，大的切削刃钝圆半径滑擦、耕犁、切削滑擦：（不切削，不刻划）产生高温，引起烧伤裂纹耕犁：（划出痕迹）磨粒钝或切削厚度小于临界厚度，工件材料挤向两侧隆起切削：切削厚度大于临界厚度，形成切屑vff隆起1（线性）塑性变形速度V磨削速度二、磨削的特点1、精度高、表面粗糙度小高速、小切深、机床刚性2、径向分力Fn较大多磨粒切削3、磨削温度高磨粒角度差、挤压和摩擦、砂轮导热差4、砂轮的自砺作用三、磨削的阶段1、初磨阶段实际磨深小于径向进给量2、稳定阶段实际磨深等于径向进给量3、清磨阶段实际磨深趋向于0提高生产率缩短1、2提高质量保证3第四节磨削力及磨削功率一、磨削力的特征分解成三个分力Ft切向力Fn法向力Fa轴向力特征：1、单位切削力k很大磨粒几何形状的随机性和参数的不合理性7000〜20000kgf/mm"2其他切削方式kV700kgf/mm“22、Fn值最大Fn/Ft通常2.0〜2.5工件塑性I、硬度f-Fn/Ftf切深小，砂轮严重磨损Fn/Ft可达5〜103、磨削力随磨削阶段变化初磨、稳定、光磨二、磨削力及磨削功率摩擦耗能占相当大的比例（70〜80％）切向力（N）：Ft=9.81・（CF・（vw・fr・B/v）+卩・Fn）径向力（N）：Fn=9.81・CF・（vw・fr・B/v）・tan（a）・（n/2）vw：工件速度v：砂轮速度fr：径向进给量B：磨削宽度CF：切除单位体积切屑所需的能kgf/mm"2山工件一砂轮摩擦系数a：假设粒度为圆锥时的锥顶半角磨削功率P=Ft・v/1000Kw理论公式精度不高，常用实验测定（顶尖上安装应变片）第五节磨削温度耕犁、滑擦和形成切屑的能量全部转化成热，大部分传入工件一、磨削温度砂轮磨削区温度9A：砂轮与工件接触区的平均温度影响：烧伤、裂纹的产生磨粒磨削点温度9dot：磨粒切削刃与切屑接触部分的温度温度最高处，是磨削热的主要来源影响：表面质量、磨粒磨损、切屑熔着工件温升：影响：工件尺寸、形状精度受影响二、影响磨削温度的因素切削液为降温的主要途径1、工件速度对磨粒磨削点温度的影响大于砂轮速度vwtfacgmaxffFffGdotf大vtfacgmaxJfGdotf小f摩擦热acgmax:单个磨粒最大切削厚度mm假设：磨粒前后对齐，均匀分不在砂轮表面平面磨：acgmax=(2・vw・fa/(v・m・B))sqrt(fr/dt)外圆磨：acgmax=(2・vw・fa/(v・m・B))sqrt((fr/dt)+(fr/dw))dt：砂轮直径m：每毫米周长磨粒数用于定性分析2、径向进给量Frfrffacgmaxff^dottfrff接触区tf同时参加切削磨粒数tfQAt3、其他因素faff^dott、GAt工件材料硬度t、强度、t韧性tfQdott、GAt9Aff工件温升tvwtf被磨削点与砂轮接触时间工件温升/三、磨削温度的测量(热电偶)第六节砂轮的磨损及表面形貌一、砂轮的磨损类型磨耗磨损破碎磨损磨粒磨损磨粒或结合剂破碎(取决于磨削力与磨粒、结合剂强度)破碎磨损消耗砂轮多磨耗磨损通过磨削力影响破碎磨损阶段初期磨损二期磨损三期磨损磨粒破碎磨损(个别磨粒受力大，磨粒内部应力与裂纹) 磨耗磨损结合剂破碎磨损二、砂轮的耐用度T砂轮相邻两次修整期间的加工时间s各因素通过平均切削厚度来影响T经验公式：T=6.67・（dw"0.6）・km・kt/（10000・（vw・fa・fr厂2）dw：工件直径kt：砂轮直径修正系数km：工件材料修正系数粗磨时间常用单位时间内磨除金属体积与砂轮磨耗体积之比来选择砂轮三、砂轮的修整作用去除钝化磨粒或糊塞住的磨粒，使新磨粒露出来增加有效切削刃，提高加工表面质量工具单颗金刚石、单排金刚石、碳化硅修整轮、电镀人造金刚石滚轮、硬质合金挤压轮等使用单颗金刚石：导程小于等于磨粒平均直径，每颗磨粒都能修整深度小于等于磨粒平均直径，提高砂轮寿命四、表面形貌单位面积上磨粒数目越多facgmax|f磨粒受力磨粒寿命t^Tt磨粒高度分布越均匀f粗糙度I磨粒间距均匀性越好f粗糙度I第七节磨削表面质量与磨削精度一、表面粗糙度比普通切削小小于Ra2〜vwI、vt、R工t、R砂t、细粒度f粗糙度I细粒度fmtf粗糙度IBtfacgmax|f粗糙度I磨粒等高性好f粗糙度I二、机械性能1、金相组织变化烧伤：Ct、合金元素tf导热性If易烧伤高温合金tf磨削功率tfQAtf易烧伤影响：破坏工件表层组织，产生裂纹，影响耐磨性和寿命2、残余应力原因：相变引起金相组织体积变化温度引起热胀冷缩和塑性变形的综合结果光磨10次残余应力减少2〜3倍光磨15次残余应力减少4〜5倍faI、frJf拉应力I3、磨削裂纹磨削速度垂直方向上的裂纹（局部高温急冷造成热应力）三、磨削精度1、磨床与工件的弹性变形2、磨床与工件的热变形3、砂轮磨损导致形状尺寸变化3、磨床与工件振动1.干研磨研磨时只需在研具表面涂以少量的润滑附加剂。

第十二章小井眼钻井工艺第一节小井眼定义和用途一．小井眼定义到目前为止，还没有一个统一的小井眼定义。

美国阿莫科（Amoco）公司认为，不少于90％以上的井段是用直径小于177.8毫米（7英寸）的钻头钻成的井眼，或70％以上的井段直径小于152.4毫米（6英寸）的井称小井眼。

我们认为只要能满足以下条件之一的就可称为小井眼：1．一口井中90％井段是用直径小于177.8毫米（7英寸）的钻头钻成的井眼。

2．水平井水平段的井径小于200毫米（77／8英寸）的井眼。

3．在老井眼开窗侧钻、加深，井径小于177.8毫米（7英寸）的井眼。

4．井的最后一段井眼直径通常是从95.2～104.8毫米（33／4。

～41／8英寸），从中可获得大量评价井的资料，可在该井眼内进行完井作业的井。

二．小井眼的用途和前景经过石油工业几十年的共同努力，小井眼技术日臻完善，可在很多领域发挥效益。

1．钻早期勘探井和评价井：在浅海区域采用简易平台钻小井眼探井或评价井，进行早期地质勘探和评价，可以减少资金的投入。

2．钻开发井：对井深较浅、单井产量低的边际油田，采用小井眼可以节约开发投资，提高经济效益。

3．提高老油田的产量：利用小井眼钻井技术，重返老井进行加深、侧钻、钻大斜度或水平井，进行二次开采，使老井产量提高。

4．借助国际经验、技术优势，建立我国海洋石油钻井作业的小井眼体系，使小井眼技术在我国海洋石油钻井作业中逐步成熟和发展。

三．小井眼的局限性和难度尽管小井眼具有广泛的用途，但还存在一定的局限性，主要有以下几方面：1．某些技术还不过关，小井眼钻井中使用的硬件和软件还未能完全满足需求。

2．钻探深度受到限制，加深钻探时的技术难度更大。

3．井控困难。

4．井下事故和复杂情况不易处理。

第二节小井眼钻井设备目前，我国海上现有钻井设备都能满足钻小井眼的要求。

当前国际上适用于小井眼的钻机有石油钻机、矿业连续取心钻机、混合钻机和连续油管作业钻机等。

这些钻机的共同特点是小而轻、结构简单紧凑、噪音小、操作人员少，多数采用顶部驱动或动力水龙头而不用转盘，还配有先进的数据采集系统、监控装置，提高了小井眼钻井速度和成功率。

第十二章枢言第十二管子曰：道之在天者，日也；其在人者，心也。

故曰：有气则生，无气则死，生者以其气；有名则治，无名则乱，治者以其名。

译文管子说：“道在天上，好比太阳；它在人体，就好比心了。

”所以说，有气则生，无气则死。

生命就是依靠气；有名分则治，无名分则乱，统治就是依靠名分的。

【1】枢言曰：爱之，利之，益之，安之，四者道之出。

帝王者用之。

而天下治矣。

帝王者，审所先所后：先民与地则得矣，先贵与骄则失矣。

是故先王慎贵在所先所后。

译文枢言指出：爱民、利民、益民、安民，四者都是从道产生的，帝王运用它们，天下便得治了。

帝王，就是要分清什么事情应当放在前面，什么事应当放在后头。

把人民和土地放在前面就对了，把高贵和骄傲放在前面就错了。

所以，先代圣王总是慎重地处理何者为先、何者为后的问题。

【2】人主不可以不慎贵，不可以不慎民，不可以不慎富。

慎贵在举贤，慎民在置官，慎富在务地。

故人主之卑尊轻重在此三者、不可不慎。

国有宝，有器，有用。

城郭、险阻、蓄藏，宝也；圣智，器也；珠玉，末用也。

先王重其宝器而轻其末用，故能为天下。

译文人君不可不慎重地对待“贵”的问题，不可不慎重地对待“人民”的问题，不可不慎重地对待“富”的问题。

慎重对待“贵”，在于如何举用贤人；慎重对待人民，在于如何设置官吏；慎重对待“富”，在于如何注重农业。

所以，人君的高低轻重决定在这三个方面，不可不慎。

一个国家，都有宝、有器、有用。

内城外郭、山川险地、粮食贮备，这些都是“宝”；圣明、智谋，算作“器”；珠玉，居末位，算作财用。

先代圣王看重宝与器而看轻财用，所以能治天下。

【3】生而不死者二，立而不立者四：喜也者、怒也者、恶也者、欲也者、天下之败也，而贤者宝之。

译文生存而不至于死灭的事物有两种：气与名。

亡国而不利于立国的因素则有四个：喜、怒、厌恶与嗜好，四者都可导致天下的败亡，但贤者却很少有这些毛病。

【4】为善者，非善也，故善无以为也。

故先王贵善。

王主积于民，霸主积于（将）战士，衰主积于贵人，亡主积于妇女珠玉。